基于verilog的fpga的電子密碼鎖的設(shè)計-在線瀏覽
2025-01-11 05:27本頁面
【正文】 為主要器件。本文介紹的一種基于現(xiàn)場可編輯門陣列 FPGA 器件的電子密碼鎖的設(shè)計方法，采用 VHDL 語言對系統(tǒng)進行描述，并在 EP3C10E144C8 上實現(xiàn)。當(dāng)然，該系統(tǒng)在一些細節(jié)的設(shè)計上還需要不斷地完善和改進，特別是對系統(tǒng)的擴展有很好的使用系統(tǒng)和設(shè)計的價值。 VHDL language。 二、設(shè)計思想 系統(tǒng)原理框圖 本系統(tǒng)由主控芯片（ FPGA），鍵盤，顯示電路，報警電路和開 /關(guān)門電路組成，而主控芯片又可分為按鍵處理部分，控制部分和譯碼顯示部分。密碼長度為四位，并且固化在鎖內(nèi)，輸入正確密碼后，按確認鍵即可開門，本系統(tǒng)設(shè)置為 LED D7 燈亮。按下復(fù)位鍵，可使報警停止，同時清除所有密碼顯示。然后對所有狀態(tài)給出一個狀態(tài)編碼，比如為狀態(tài) S0 賦予編碼 00，為狀態(tài) S1 賦予編碼 01，為狀態(tài) S2 賦予編碼 10，為狀態(tài) S3 賦予編碼 11。 FSM Encoding Style 主要有： Binary Encoding One Hot Encoding Gray Encoding 二進制與一位熱碼的特性比較： 表 二進制與一位熱碼的特性比較 狀態(tài)機可以認為是組合邏輯和寄存器邏 輯的特殊租戶，它一般包括兩個部分：組合邏輯部分和寄存器邏輯部分。狀態(tài)機的下一個狀態(tài)及輸出，不僅與輸入信號有關(guān)，而且還有寄存器當(dāng)前所處的狀態(tài)有關(guān)。Moore 型狀態(tài)機的輸出只是當(dāng)前狀態(tài)的函數(shù)，而 Moore 型狀態(tài)機的輸出只是當(dāng)前狀態(tài)的函數(shù)，而 Mealy 型狀態(tài)機的輸出則是當(dāng)前狀態(tài)和當(dāng)前輸入狀態(tài)的函數(shù)。 圖 主有效狀態(tài)機的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 其中當(dāng)密碼輸入時又可包括以下狀態(tài)，正常輸入狀態(tài)、異常輸入狀態(tài)（包括命令狀態(tài)）、輸入確認狀態(tài)。 圖 次有效狀態(tài)機的狀態(tài)轉(zhuǎn)換 狀態(tài)編碼 狀態(tài)編碼主要有二進制編碼、格雷編碼和一位獨熱編碼等方式。 采用一位獨熱編碼，雖然多用了觸發(fā)器，當(dāng)可以有效節(jié)省和簡化組合電路。 將產(chǎn)生狀態(tài)的組合邏輯電路和用于保存狀態(tài)的寄存器分別寫在不同的always 塊中。最后兩位按鍵設(shè)定為確認輸入按鍵和復(fù)位按鍵。 另外由于按鍵的時候同時會引起狀態(tài)機的轉(zhuǎn)換，所以 如果按鍵的時候?qū)Π存I判斷次數(shù)過多會產(chǎn)生狀態(tài)的過快轉(zhuǎn)換，記錄的密碼和數(shù)碼管的顯示就同時會出現(xiàn)錯誤，因此在按鍵部分加入了消除多重按鍵的程序，只檢測一次按鍵的下降沿，解決了這個問題。當(dāng)次有效狀態(tài)機（即密碼輸入的狀態(tài)機）發(fā)生轉(zhuǎn)換并且有密碼輸入時，程序會記錄下輸入的密碼在寄存器的其中 4 位里面，最后次有效狀態(tài)轉(zhuǎn)換到確認密碼的狀態(tài)時，會將記錄下的密碼與固化在鎖內(nèi)的密碼進行對比，正確即將主狀態(tài)機轉(zhuǎn)換到通過階段，錯誤則將狀態(tài)機轉(zhuǎn)換到報警階段。 密碼的顯示 密碼顯示采用數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示，初始時顯示密碼為 4 位 0，當(dāng)輸入密碼后數(shù)碼管的第一位、第二位、第三位、第四位會依次顯示輸入的密碼，錯誤后復(fù)位可以重新輸入。 四、程序仿真 下前面的輸入 cmd 的編碼： //輸入的數(shù)字編碼 0~9， enter， cancel one=439。b0011,four=439。b0101, six=439。b0111,eight=439。b1001, zero=439。b1010,cancel=439。 可以看到，在復(fù)位以后，輸入第 1， 2， 3， 4個密碼（依次為 1111）后， passed 變成高電平 當(dāng)過了一定的時間后， passed 變成低電平，重新計入鍵盤讀入值，進行下一輪的密碼辨別。 input one1,two1,three1,four1,zero1,change。 input yes。 //輸入復(fù)位信號 input clk0。 //輸出信號 output [7:0] seg。//////位選 reg key_pressed_flag。 reg RXBuf0,RXBuf1,RXBuf2,RXBuf3,RXBuf4。 reg [2:0] digyi。/////////////weixuan reg [3:0] seg0。 reg [12:0] CNT_R0。 reg clk1。 reg clk2。 reg [7:0] alarmed。 */ parameter PASSWORD=1639。//盛放密碼的參數(shù) reg [15:0] password。 one = ~(RXBuf1 amp。 // RXFall1=RXFall。 zero = ~(RXBuf0 amp。 // RXFall1=RXFall。 two = ~(RXBuf2 amp。 // RXFall1=RXFall。 three = ~(RXBuf3 amp。 // RXFall1=RXFall。 four = ~(RXBuf4 amp。 // RXFall1=RXFall。//主狀態(tài) reg [2:0]next_state。b001, pass=339。b100。 reg [2:0]next_sub_state。 parameter first=339。b001, third=339。b011, finish=339。 //通過計時寄存器 reg [7:0]pass_count。 //嘗試次數(shù)寄存器 reg [1:0]try_count。 reg correct。b1。 end else begin clk1 = 0。 else if(error==1amp。try_count==1)
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